Unity HDRP室外场景打光流程分享（上篇）UE4场景转Unity HDRP场景

杨栋

喜欢学习和分享的Unity技术布道师

0 概述：

某天在ArtStation上看到一个名为The Rally Point（集结点）的高质量场景素材，以下是链接： https://www. artstation.com/marketpl ace/p/Dm02/the-rally-point-environment-sci-fi-futuristic-modular

这位作者是前育碧的环境艺术家Guillaume Hecht，作品灵感来自Gears of War（战争机器），图1是来自原作的渲染：

自Unity HDRP（高清渲染管线）在Unity 2019.3版本正式发布以来，我一直想找一个场景来做HDRP打光流程的教程，所以看到这个场景以后就觉得特别合适。不过作者放在ArtStation市场里提供购买的版本是UE4项目文件，因此我需要花点时间把这个UE4场景转到Unity中。因为UE4和Unity的开发环境很不一样，所以我觉得把整个转的过程记录下来，分享给广大开发者可能会蛮有意思的，也可能帮到想把UE4项目转到Unity HDRP中的开发者。

我将会通过两篇文章来详细介绍整个转项目的过程，本文是上篇，描述以下1到7的转换步骤：

1) 从UE4中导出模型和纹理

2) 新建Unity HDRP项目

3) 将模型和纹理导入Unity中

4) 在Unity中创建HDRP材质

5) 在Unity中创建所有预制体（Prefab）

6) 在UE4中使用蓝图导出场景模型摆放信息到文本

7) 在Unity中使用自定义脚本读取摆放信息文本重建场景

8) Unity HDRP打光实践（这一部分将会在本文的下篇中详细讲解）

1 资产转换详解

1.1 从UE4中导出模型和纹理：

1.1.1 导出模型： 在Content Browser中选择包含所有模型的文件夹，选中所有模型。然后鼠标右键点击，在弹出菜单中选择Asset Actions中的Bulk Export菜单，最后在FBX Export Options窗口选择如图2中的选项进行模型导出。导出顺利完成，没有任何报错信息。

1.1.2 导出纹理： 在Content Browser中选择包含所有纹理的文件夹，选中所有纹理。然后鼠标右键点击，在弹出菜单中选择Asset Actions中的Bulk Export菜单，选择一个文件夹保存导出的纹理。导出423个纹理完成以后，UE4显示了图3中的72条报错：

我将会在后面的模型和纹理处理步骤介绍相应的修复方法。

1.2 新建Unity HDRP项目：

现在我们要新建一个Unity项目用于导入上述模型和纹理资源。通过Unity Hub界面新建一个HDRP项目，如图4所示：

创建完成以后，项目中默认会有一个SampleScene，如图5所示。你可以通过这个示例工程学习HDRP提供的光照，材质和后处理功能。如果你想全面了解这个示例场景，也可以观看我之前制作的讲解视频，在Unity中文课堂上可以找到： https:// learn.u3d.cn/tutorial/u nity-2020-2-hdrp-template

1.3 将模型和纹理导入Unity中：

把之前从UE4中导出的模型和纹理文件夹，直接拖入Unity编辑器的Project窗口中完成整个导入过程。

1.3.1 处理导入的模型：

虽然UE4和Unity都是左手坐标系，但是UE4里X轴朝前，Z轴朝上；Unity里Z轴朝前，Y轴朝上。

为了解决这个坐标系问题，我们可以在Unity的Project窗口中选择所有模型，在模型导入界面选择Bake Axis Conversion选项，这会自动把所有模型改成Z轴朝前，Y轴朝上，具体界面选项如图6所示。

例如，在应用Bake Axis Conversion这一选项之前，图7中显示的导入Unity的模型为X轴朝前，Z轴朝上：

应用Bake Axis Conversion选项之后，模型的坐标系如图8所示：

图 8 Unity中应用了Bake Axis Conversion选项以后的模型坐标系

1.3.2 处理导入的纹理：

1.3.2.1 第一个需要处理的是之前在导出纹理时出现的报错信息：Texture is RGBA16 and cannot be represented at such high bit depth in .tga. Color will be scaled to RGBA8。通过网络搜索论坛发现在这是UE4的一个未修复bug，解决方法是对出现这种报错的纹理做如下处理：在Photoshop或者任何图形编辑软件中把R通道和B通道互换一下。

1.3.2.2 第二个需要处理的问题是后缀为_ORM的纹理，如图9所示。

上述每一个纹理中的三个通道中分别包含了Ambient Occasion环境光遮蔽（红色通道），Roughness粗糙度（绿色通道），Metallic金属度（蓝色通道）三张纹理。这被称为Channel-Packed Textures（通道打包纹理）。通过这样的方式，我们可以在同一张纹理中保存多张代表不同材质属性的灰度贴图。这不仅节省了内存空间，还可以让渲染器通过单次纹理获取来采样这些使用相同UV坐标的灰度贴图，从而提高游戏运行性能。

在Unity HDRP中，我们也可以使用通道打包的纹理，这种贴图成为Mask Map（遮罩贴图）。Unity HDRP的Mask Map的四个通道如表格1所示分别保存以下信息：

表格 1 Unity HDRP的Mask Map中各个通道保存的灰度贴图信息

颜色通道	贴图
红色	Metallic（金属度）
绿色	Ambient Occlusion（环境光遮蔽）
蓝色	Detail Map Mask（细节贴图遮罩）
Alpha	Smoothness（平滑度）

因为Mask Map在不同通道中保存的内容不同，所以在把后缀为_ORM的纹理转换成Mask Map时，我们需要在Photoshop的通道编辑界面进行手动操作，具体操作如图10所示。

对于图10的具体说明如下：

l Occlusion贴图：直接从红色通道拷贝到绿色通道。

l Roughness贴图：在UE4中，此贴图保存的是表面的粗糙度信息，黑色代表数值0（最光滑），白色代表数值1（最粗糙）。但是Unity中这张图代表的却是光滑度，也就是黑色代表数值0（最粗糙），白色代表数值1（最光滑）。因此在拷贝之前，我们要用Photoshop的Invert功能把贴图做个反转，然后再从绿色通道拷贝到Alpha通道。

l Metallic贴图：直接从蓝色通道拷贝到红色通道。

l 这里我们不会使用蓝色通道，因为此项目中并没有使用细节贴图（Detail Map）。

1.4 在Unity中创建HDRP材质

处理完模型和纹理，接下去我们来创建材质。目前并没有任何自动化的方法来完成材质的转换，因此我们必须手工来做这件事情。

Unity在HDRP中提供了非常丰富的材质选择，不过通常我们使用默认Lit着色器就可以模拟大多数的材质效果。在当前项目中还有一些材质并不能用默认的Lit着色器来制作，所以我用了Unity的Shader Graph对比UE4中的材质编辑器所用的节点来完成制作。

下面我们使用两个示例来具体描述如何使用Lit着色器和Shader Graph来为模型制作相关的材质。

1.4.1 使用Lit着色器制作材质：

1.4.1.1 选择模型，在模型导入界面选择Materials选项，使用Extract Materials…按钮把包含在模型中的材质信息解出，如图11所示：

1.4.1.2 模型中的材质解出以后，Unity会使用Lit着色器自动生成相应数量和正确命名的材质，并关联到模型网格上，如图12所示：

1.4.1.3 我们来查看M_Metallic_Trim_03这个材质的参数面板，如图13所示。可以看到Base Map，Mask Map和Normal Map都为空，没有自动关联正确的纹理。

这时我们要回到UE4中，选择SM_Alley_6x5m这个网格，然后打开材质编辑器查看它上面M_Metallic_Trim_03材质是如何配置的，如图14所示。我们可以在UE4的材质编辑器中看到每个参数是如何连接的，也能查看到连接的是哪个纹理。

通过对UE4和HDRP的Lit材质界面的对比，可以发现在参数命名上两者的区别只有一个Roughness（UE4）和Smoothness（Unity）。因为我们在处理纹理的时候已经完成了相关的操作（通过Photoshop的Invert功能把UE4中的Roughness贴图反转成了可以在HDRP中使用的Smoothness贴图），所以我们可以把相关纹理直接与Lit材质上的参数相关联。

对于M_Metallic_Trim_03这一类可以用HDRP默认Lit材质模拟效果的，我们可以按照上面描述的步骤，逐个完成材质的转换。

下面我们看一下需要使用Shader Graph来手动处理的材质。

1.4.2 使用Shader Graph制作自定义材质：

1.4.2.1 我们回到UE4编辑器，找到MI_Cobblestone_01这个材质并打开材质编辑器，发现它使用了一个名为MM_Cobblestone_01的自定义着色器，如图15所示：

它的设置蛮复杂的，如图16所示：

不过研究完了其实也不是那么复杂，里面主要用到的一个节点是UE4内置的ParallaxOcclusionMapping节点，如图17所示：

而在Unity的Shader Graph中也有一个相同的内置节点，如图18所示：

因此我们可以按照UE4里面的连接方式，在Shader Graph里面完成自定义着色器的制作。最终完成的Shader Graph着色器如图19所示：

图 19 Unity中使用Shader Graph参照UE4的着色器完成自定义着色器的制作

1.4.2.2 本项目中的其他自定义着色器也可以用相同的方式处理完成。整个项目一共有16个自定义着色器。

1.5 在Unity中创建所有预制体（Prefab）：

完成了所有模型和纹理的处理以后，我们就可以把每个模型制作成预制体（Prefab）了。制作Prefab的方式非常简单，此处不再赘述。图20中显示的是所有制作完成的Prefab。

完成所有Prefab的制作以后，在Project窗口根目录下创建一个Resources文件夹，把所有Prefab放入此文件夹中，如图21所示。

此项目为了装饰场景，也大量使用了贴花（Decal）。HDRP支持创建贴花。贴花可以为场景提供可用于灵活摆放且性能高效的小细节，比如墙上和地板上的污渍，地上的树叶，纸片等。我把这些贴花Prefab放在了Resources文件夹下的Decal_Prefab文件夹下。

把所有Prefab放入Resources文件夹中的目的是为了便于后续用脚本自动摆放场景中物体时，我们可以快速方便地获取这些Prefab用于场景的重建。

1.6 在UE4中使用蓝图导出场景模型摆放信息到文本：

通过上述步骤，我们已经在Unity中获得了全部的模型，纹理和正确设置的材质。我们也将这些模型制作成了可以用于搭建场景的Prefab。理论上我们可以对照UE4中的场景，在Unity中手工搭建完成整个场景了。

不过对于拥有几千个物体组件的场景，手工搭建将会耗费大量时间。因此，我们要用程序化的方式来完成Unity中的场景搭建工作，基本步骤如下：

1. 使用蓝图（Blue Print）可视化编程的方式，将场景中指定物体的名称，所关联的模型网格名称，位置，旋转和大小信息，保存在纯文本中。

2. 纯文本中每一行保存一个物体的信息，数据之间用一个空格分隔。

3. 在Unity中用脚本读取这个纯文本，使用Resources文件夹中保存的Prefab生成整个场景并保存。

4. 重复上述操作直到所有类别的物体在场景中完成重建。

通过对UE4场景的分析，我决定将场景中的物体分成三类：静态物体，通过蓝图（Blue Print）保存的物体（UE4中的蓝图（Blue Print）与Unity中的预制体（Prefab）类似），贴花（Decal）。我为这三类物体创建了三个蓝图用于导出三个文本，以下分别为可以将三类物体信息导出到纯文本的蓝图（三个蓝图文件可在附件中下载）。（注：以下蓝图中包含来自Victory Plugin的节点，此UE4插件可以在此下载： https:// forums.unrealengine.com /t/39-ramas-extra-blueprint-nodes-for-you-as-a-plugin-no-c-required/3448 ）

l 导出静态物体（图22）:

l 导出用蓝图保存的物体（图23）:

l 导出贴花（图24）:

图25是导出的静态物体的信息纯文本示例：

1.7 在Unity中使用自定义脚本读取摆放信息文本重建场景：

有了导出的纯文本以后，我们就可以在Unity中用脚本来读取这些信息，然后在场景中快速重建场景了。

这里我们使用的是Unity的编辑器API，因此在脚本中要使用UnityEditor相关的命名空间。我在附件中提供了三个脚本，用于分别处理三种类型的物体：静态物体（使用CreateStaticMeshObjects.cs），蓝图物体（使用CreateBPMeshObjects.cs）和贴花（使用CreateDecalObjects.cs）。注意：要让这些脚本工作，必须在Project窗口中创建一个名为Editor的文件夹，把这些脚本放到此文件夹中。

图26为CreateStaticMeshObjects.cs的脚本内容：